在日常生產中，有時會碰到客戶投訴，說某某稱重傳感器斷掉了。究其原因，除了客戶本身使用不當外，還有一個重要因素是稱重傳感器本身的安全容量不夠。我們知道，稱重傳感器的靈敏度取決於彈性體的應變量，而應變量又取決於彈性體受力後產生的應力和材料的彈性模量。以正應力鋼製傳感器為例，一個有2mV/V輸出的稱重傳感器在貼片區的應力就有350MPa左右，即使采用高強度的40CrNiMoA合金鋼，安全極限也不會超過4倍。在某些特殊場合，尤其是有著經常性衝擊的情況下，就極易使傳感器被破壞，造成一定困擾。為了解決安全性問題，通常的做法是降低稱重傳感器的靈敏度，或者增加過載保護裝置來解決，但是這樣就有可能增加成本。即使這樣，仍舊難免造成稱重傳感器被破壞。有的場合對稱重傳感器的精度要求不高，但對稱重傳感器的過載能力卻有著極其苛刻的要求。通過在生產中的觀察和思考，發現一個應變放大的現象，也許對解決這一問題有所幫助。

一、應變放大的推測

當A-A左側受到載荷力P時，L1部分將產生變形△L，根據胡克定律有：

△L=L1×ε1

如果A-A右側部分（除L2部分外）的剛度足夠的話，那麽，L1部分產生的變形量將完全傳遞給L2的部分，也就是說有：

△L=L1×ε1=L2×ε2

整理得：

ε2=L1/L2×ε1

L1/L2即為放大係數。

為了驗證上述的設想是否正確，我們先采用有限元分析軟件進行分析。

在此之前，為便於討論，我們作以下定義。

L1部分稱之為集變區；L2部分稱之為放大區；A-A右側部分除L2部分外稱之為傳遞區。尺寸定義：

集變區L1=110mm，截麵尺寸為50mm×50mm；放大區L2=20mm，截麵尺寸為16mm×1mm。

施加載荷為50000kg，則有：理論放大係數L1/L2=5.5。

縱向應變分析結果。

ε1=894μεε2=2600με

ε2/ε1=2.9

改變放大區的截麵尺寸為16mm×0.4mm，同樣施加載荷為50000kg。

ε1=896μεε2=3850με

ε2/ε1=4.3

從上麵的理論分析數據可知，放大區（L2部分）的應變的確大於集變區（L1部分）的應變，但是由於應變在傳遞區的損耗，實際放大係數小於理論放大係數，放大區的剛性越大，應變損耗就越大。

為了更進一步驗證結果，考慮到可加工性，我們采用集變區L1=110mm，截麵尺寸為50mm×50mm；放大區L2=20mm，截麵尺寸為16mm×1mm進行試生產一樣件，測試結果如表1所示。

滿量程時的放大係數為2.24368

0.75947=2.95，與有限元分析結果吻合。

二、利用應變放大設計時應注意的事項

（1）合理分配放大區與集變區的尺寸，以獲得相應的安全係數和靈敏度，集變區不能無限長，否則傳感器作為部件的穩定性和安全性都將受到影響。

（2）放大區的結構應能夠迅速反應出集變區的應變量，即很小的變形量產生較大的應變量。

（3）放大區的剛性不可過大，以可加工、可操作和不明顯影響集變區的變形為原則。

（4）為了提高放大區數據的一致性，根據聖維南定理，承載接觸麵應盡可能遠離放大區。

（5）傳遞區的剛性要足夠，以降低變形在該部位的損耗，能夠使集變區的變形盡可能多的傳遞給放大區。

（6）為提高稱重傳感器的性能，集變區與放大區之間可以考慮采用柔性隔離技術，以消除部分因集變區變形（如彎曲等）產生的幹擾。三、應變放大的應用領域

由於采用應變放大技術，使得稱重傳感器具有很高的安全性和靈敏性，因此，該類稱重傳感器特別適合有衝擊載荷或者檢測微小變形量的使用情況，比如電子元器件的封裝，大型衝壓設備的控製與保護，起重機的過載報警和橋梁的安全監測等。

從推論和試驗數據看，通過機械結構的改變對被測的微小應變量進行放大是可行的，同時也為生產高安全係數的過載器開辟了一種新的思路，但是我們也發現被放大後的各項指標都不盡人意，如何提高傳感器的性能，還需要我們進一步的思考和實驗。

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